小口径气举抽水在基坑降水施工中的应用doc-小口径气压抽hach.docx

第2期林 毅:小口径气举抽水在基坑降水施工中的应用 7小口径气气举抽水在在基坑降降水施工工中的应应用林毅（广东省省地质科科学研究究所，广广州 5本文2004年6月收到，8月改回。00080)摘要基坑坑的顺利施施工，降降水是关关键，改改变传统统的大口口径井潜水泵泵抽水方式式，采用用小口径径井气举抽水水，方便便快捷，为为施工中中降低成成本，提提高效益益，压缩缩工期提提供了有有力保证证，在很很多场地地均可有有条件的的采用该该方法；而且气举举抽水材材料可重重复使用用，也可可改为它它用，有有效减少少材料浪浪费。关键词气气举抽水水大口径径井小口口径井基基坑降水水现代城市市建筑的的纵深发发展对基基坑的降降、止水提提出了新新要求，但但其整体体工艺水水平和技技术未能能跟上，存存在很大大的局限限性，对对施工效效率和效效益产生生了相当当的制约约。现在基坑坑施工中中，很多多工程多多采用在在基坑边边钻大直直径的（一一般60008800mmm）降降水井，采采用潜水水泵进行行抽水。井径必须满足能放进潜水泵，且必须设有过滤器，防止井外的泥砂等堵塞水泵。这无疑是不经济的，而且影响施工进度；同时，施工这种大口径井，如果必须进入基岩（如中风化岩层），目前的工程钻探设备施工起来比较困难。有没有一一种更经经济、施施工快速速简便，效效果更好好的方法法呢？最最近笔者者在工作作实践中中尝试将将小口径径气举抽抽水应用用到基坑坑降水中中，效果果比较理理想。1方法原原理图1为气气举抽水水示意图图，假定管管内水柱柱为一可可动活塞塞，抽水水时水管管外的水水在静止止时和管管内一致致，即水水头相等等。当气气流进入入“水泵”后，以以进气管管为界，则则上下水水头差为为HH外H内h。气体的的扩散总总是向压压力小的的空间扩扩散，HH外H内，可可动活塞塞的存在在，保证证了气流流按预定定方向扩扩散；当当气流以以高速进进入H内的水水柱后，就就形成了了水气混混合物，且气流速度越快，混合越充分，混合物密度越小，由于内外，p=内gh外ghgh，由于压力差和“制导”可动活塞的存在，所以水气混合物就会向预定管外流动。假定p=0，即内gh混外gh水，所以抽水高度Hh混h水外gh水/内gh水h水/内，所以当一定时，抽水的理论高度随管外水头高度的增大而增大，同时当h水一定时，抽水的高度随管内气水混合物的密度的减小而增大。在进气口口设置导导向口，即即为进气气口方向向向出水水口方向向倾斜115330o，或在在进气口口管内设设置一挡挡片，以以调节高高速气流流方向，气气流的方方向由垂垂直抽水水管变为为斜向管管的上部部流动，如如此部分分动力则则大大提提高抽水水效率和和抽水高高度以及及所抽水水体的密密度。另在“水水泵”管底应应设置多多个进水水口，进进水口的的宽度应应根据抽抽水速度度和下部部沉淀块块体物质质的大小小而定，如如图2。2 工工程实例例2.1效效果广州某工工地，紧紧邻珠江江边，平平整场地地后地下下水水位位埋深为2.550m，01.550m为杂填填土，11.5004.00mm为淤泥泥（淤泥泥质土），44.0009.00mm为中（粗粗）砂，99.000133.000m为残积积粉质粘粘土，基基岩面变变化较大大。基坑坑面积约约20000m2，深8m，设计计为人工工挖孔桩桩基础，采采用土钉钉墙支护护型式，拟拟建两层层地下室室。在基基坑开挖挖前沿基基坑边线线施工了了一排搭搭接式搅拌拌桩，做做止水帷帷幕。同同时为节节约资金金，方便便出土，先先施工桩桩基，然然后再开开挖基坑坑。但挖挖桩时，发发现5m以下涌涌水量很很大，每每个桩孔孔配一台台3 kkw三相相水泵不不停抽水水仍无法法施工，严严重影响响施工安安排和进进度。为为保证工工程顺利利完成，施施工方决决定在场场地中均均匀布置置几口8000mm的降降水井，用用16的的钢筋做做一个钢钢筋笼，外外包一层层铁纱网网和一层层塑料纱纱网，并并在纱网网外填充充碎石。井井深要求求进入中中风化岩岩层（为为相对隔隔水层）。抽水井施施工过程程中，由由于要求求进入中中风化岩岩层，这这种大直直径的钻钻孔钻进进速度极极慢，施施工一口口井仅完完成成孔孔就需344天；同同时由于于钻孔时时采用了了泥浆护护壁，因因此施工工完成第第一口井井后降水水的实际际效果很很不理想想，而且且经常出出现堵泵泵的情况况，以至至于烧毁毁多台水水泵。出现这种种情况后后经建议议研究及及时做出出调整，改改用成孔孔1500mm井，并并采用气气举抽水水方法。当当第一个个小口径径井完成成后，马马上进行行抽水试试验，结结果完全全达到预预期目的的。其一一，成孔孔速度快快，每成成一个孔孔大约半半天时间间；其二二，无需需支护，节节约成本本；其三三，降水水效果好好，由于于不担心堵“泵”，所以以可以将将其中的的泥浆、碎碎屑等全全部抽出出，因此此减少了了泥皮阻阻水。因因此后期期施工得得以顺利利进行。2.2成成本效益益分析成井设备备可采用用普通钻钻机（1100型型和1550型均均可），井井径可根根据场地地水量与与地形经经计算选选用，可可选966mm、1088mm、1288mm、1500mm等。这就和和普通工工程钻探探一样，效效率较高高，速度度很快，一一天一台台机可成成井多口口，尤其其在抢工工期的工工程中优优势明显显。如果果采用大大口径井井，须采采用大型型钻机，在在移位时时比较困困难；钻钻遇基岩岩时，其其钻进效效率更无无法与小小型钻机机相比（主主要是大大口径与与小口径径采用的的钻具设设备不一一样）。从成本考考虑，钻钻一口大大直径的的抽水井井其成本本与小口口径井相相比，经经济效益益将翻番番，但其其使用是是临时的的，所以以一旦下下部施工工完成，其其使命也也将结束束，因此此浪费也也必然增增大。气举抽水水的主要要设备就就是一台台空压机机，其功功率可根根据气举举抽水井井的数量量而定。一一般可选选用0.50mm3的小型型电动空空压机（110 kkw）左左右。如如果仅根根据气体体流量及及方量计计算，这这样一台台小型电电动空压压机可用用于100口井抽抽1520mm水头同同时工作作。同时它是直管管抽水，设设备简单单，且无无需降温温，因此此它不会出出现无水水时烧泵泵和沉渣渣堵泵的的情况。当当然如果果采用工工地常用用的空压压机（99122 m33），就不不必要另另外添加加空压机机，气举举抽水风风量和一一个人工工风炮的的耗风量量相当。现在假定在同一场地降水采用一口800mm的降水井和N口150mm的降水井能达到同样效果，根据裘布衣公式Q=(11.3666k(2H-Sw)Sw)/(lgRR-lggrw)有NQ11=Q2即N(11.3666k11(2H1-Sw1)Sw1)/(lgRR1-lggrw11)=1.3666k2(2H2-Sw2)Sw2)/(lgRR2-lggrw22)假定k11=k2, H1= H2, SSw1= Sw22则N(llgR22/ rrw2)= (lggR1/ rrw1)假设R1125m，R21000m，rw10.115m，rw220.880m，则2.0096N2.2222，N=1.06如果按照照N为整数数，则NN值取为为2，即即每成两两口1500mm井，其其降水效效果相当当于一口口8000mm井。假设8800mmm成井井费用（包包括钻井井费、滤滤网费等等）每米米3000元，按按15m深计，则则成一口口8000mm井的的费用为为45000元；1500mm成井井费（仅仅为钻探探费）每每米600元，则则成一口口1500mm井为为9000元，两两口井为为18000元，净净多出成本227000元。假设为为降低水水位，一一个场地地须成110口8000mm井，则则净成本本将增加加270000元元。3 结结论3.1洗洗井应用用气举直管管抽水在在许多人人畜用井井的洗井井中可以以加以应应用。很很多非临临时用水水井一般般刚成井井时有岩岩屑、泥泥块，而而且水井井深度大大，成井井时泥浆浆多，用用普通的的深水水水井泵无无法完全全将井底底的岩屑屑、泥块块等杂物物清洗干干净，影影响水井井的质量量和使用用。如果果改用气气吹直管管洗井，则则可以从从井底将将所有杂杂物清洗洗干净，不不用担心心井底残残留物和和堵塞水水泵，效效率极高高，清洗洗彻底。由于这种种方法抽抽水没有有堵塞水水泵的忧忧虑，因因此该种方法法如果用用在其他他抽水场场地，就就可能导导致水泵泵将地下下物质抽抽空，造造成地面面塌陷，如如果该场场地为正正使用的的有效场场地，这这种方法法无疑是是具有破破坏性的的，因此此选用此此种方法法抽水，一一定要选选择合适适的场地地；其次次此种抽抽水方法法不具潜潜水泵的的流量稳稳定特点点，一旦旦该“水泵”下部没没有水塞塞，就无无法抽水水，因此此在水量量小的地地方只能能断续抽抽水，并并要有专专人看管管。3.2讨讨论与该种方方法相对对应，其其使用有有相应的的适宜条条件场地条件件 这这种气举抽抽水水泵泵适用于于水量大大，井壁壁稳定的的场地这这种方法法抽水对对场地具具有“破坏性性”，连同同井内的的物质一一同抽走走，因此此这种方方法抽水水不适宜宜在场地地边缘或或已有建建构筑物物附近使使用，如如果已经经选定，则则应对该该设备加加以改进进，可在“泵底”包上滤滤网，并并加长进进水口。时间局限限性由于于这种抽抽水方法法出水量量大，相相应的水水井流量量一般不不能满足足水泵流流量，因因此这种种方法不不适宜需需长期稳定定抽水情情况。